钢结构工业厂房设计计算书.docx
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钢结构工业厂房设计计算书
钢结构工业厂房设计
计算书
单层工业厂房设计计算书
一、设计概况
单层工业厂房,长60米,宽30米,梁与柱均为桁架结构,屋面只有雪荷载和活荷载。
二、设计条件
1.设计使用年限:
50年
2.自然条件
(1)地理位置:
兰州市某郊区
(2)环境条件:
除雪荷载外不考虑其他环境条件
3.荷载条件
1结构自重(Q233:
容重7.698X10-5N/mm
2静力荷载(雪荷载):
50年一遇最大雪荷载0.15kN/m2
3动力荷载(吊车):
起重最大量10吨
4.材料
(1)Q235碳素结构钢
(2)①热轧普通槽钢(格构式柱)
2冷弯薄壁方钢管(横梁、檩条)
3热轧普通工字钢(吊车梁)
4热轧普通H型钢(吊车轨道)
5钢板(缀板)
6压型钢板(屋面)
4.安装条件:
梁与柱铰接,柱与基础固定连接,其他连接部分焊接
二、结构尺寸
1模型透视图
1俯视图
长宽AXB=60rm<30m
2左视图
柱高H=5.5m单跨宽度b=30m/3=10m吊车梁高度h=5m
桁架屋盖高h'=2m
3正视图
单跨长度a=60m/8=7.5m吊车轨道支柱距离a'=60m/12=5m
、内力计算及构件设计
1.格构式轴心受压柱设计
由软件模拟分析得柱的轴心受压最大设计值为N=50000N=50kN
1对实轴计算,选择截面尺寸
假定入y=50,按Q235钢b类截面查表得:
书=0.856,f=215N/mnn
所需截面面积:
A=N/(书f)=50000/(0.856X215)N/cm2=2.7cm2
回转半径:
i
y=loy/入y=500cm/50=10cm
查表试选:
2[25a
24
A=2X34.9仁69.82cm,iy=9.81cm,i1=2.42cm,Zo=2.07cm,l1=175.9cm
验算绕实轴稳定:
入y=loy/iy=500cm/9.81cm=50.97<[入]=150,满足要求
查表得:
书=0.852(b类截面)
2222
N/(书A)=50000N/(69.82X10)cm=8.41N/mm 2对虚轴根据等稳条件确定肢间距离 假定肢件绕本身轴的长细比入1=0.5入y=0.5X50.97=25.49,取入1=25 按照等稳原则入ox=Xy得: 入x=(入y2-入12)1/2=(50.972-252)1/2=44.42 ix=lox/入x=500cm/44.2=11.26cm h=11.26cm/0.44=25.59cm,取h=260mm 两槽钢翼缘间净距: 260-2x78mm=104mm>100mf]足构造要求 验算绕虚轴稳定: Ix=2x(175.9cm4+34.91cm2x10.932cm>8692.84cm4 ix=(Ix/A)1/2=(8692.84cm4/69.82cm2)1/2=11.16cm 入x=lox/ix=500cm/11.16cm=44.80 入ox=(入x2+入j1/2=(44.802+252)1/2=51.30<[入]=150 查表得: 书=0.847(b类截面) N/(书A)=50000N/(0.847x69.82x102mm=8.45N/mm2<215N/mri,满足要求 3缀板设计 缀板间净距: I1=入1i1=25x2.42cm=60.5cm,取I1=60cm 缀板宽: (取肢间距的2/3),b=2/3x21.86cm=14.57cm 厚: (取肢间距的1/40),t=1/40x21.86cm=0.55cm 取hxt=200mmx6mm 缀板轴线间距: l=l1+b=40cm+20cm=60cm 柱分肢的线刚度: 11/l=175.9cm4/60cm=2.93cnf 两块缀板线刚度之和为: [2X1/12x0.6cmX20cm]/21.86cm=36.57cm3 比值36.57cm3/2.93cm3=12.48>6,满足缀板的刚度要求 2.吊车梁设计 ①初选截面(未计自重) 梁跨中最大弯矩: ML=1/4xFX1=1/4x50kNX10m=125kNm 所需净截面抵弯矩: VU=MU(丫xf)=(125X106)/(1.05X215)mm=553.71cm3 梁的高度在净空方面限制500cm,根据刚度要求,梁的容许挠度为l/800,查表可得其容许 最小高度为: hmin=l/8=125cm 按经验公式可得梁的经济高度为: he=7(WnX)1/3-30cm=7X(553.71cm3)1/3-30cm=27.48cm 考虑刚度要求,初选梁为“工45a”,hw=450mm 腹板厚度按负担支点处最大剪力需要,由经验公式可得: tw=1.5V/(hwfv)=(1.5X50000N)/(450mmX125N/mri)=1.3mm 依剪力要求所需腹板很小 腹板厚度按局部稳定性需要,由经验公式可得: tw=(hw)1/2/1仁(45cm)"2/11=0.61cm=6.1mm 选用“工45a”,腹板厚度为tw=11.5mm 按近似公式计算所需翼缘板面积: 3 bt=Wx/hwr(tWhw/6)=553.71cm/45cm-(1.15cmx45cm/6) =3.68cm2 试选“工45a”,翼缘板宽度为150mm 则所需厚度为t=368mm/150mm=2.45mm 选用“工45a”,翼缘宽度t=18mm 2验算截面 截面的实际几何性质: A=102crn Ix=32241cm Wx=32241cnV22.5cm=1432.8cm3 单位长度梁的自重: g=1.2x(10200mrfix10000mX7.698x10-5N/mrli)/10m =942.24N/m 2 梁自重产生的最大弯矩: Mg=1.2X1/8X942.24N/mX(10m) =14133.6N•m =14.13kN•m (1.2为考虑腹板加劲肋等附加构造使自重增大的系数) 跨中最大总弯矩为: M=125kN・m+14.13kN・m=139.13kN-m 正应力为: (T=(139.13X106N•mm)/(1.05X1432.89X103) 22 =92.47N/mm<215N/mm 支座处的最大剪力按梁的支座反力计算,其值为: V=50000N+(1.2X9422.4NX1/2)=55653.44N=55.65KN 22 切应力为t=55653.44N/(150mmX11.5mm)=32.26N/mnr<125N/mm 切应力很小,跨中弯矩最大处的截面切应力不再进行计算 跨中截面腹板边缘折算应力: (T=(139.13X106N-mnX225mm)/;32241X104mri)=97.21N/mm2 跨中截面剪力: V=50kN 切应力为: 34 t=(50000X1.8X15X22.5X10)/(32241X10X11.5) =8.19N/mm(/+3t2)1/2=(97.212+38.192)1/2N/mm =98.24N/mm<1.1f=236.5N/mm 五、其他构件校核 轴力图剪力图弯矩图位移图 1.横梁 hXbXt=140mnX90mnX5mm ①轴力NU=13.1N/mm,弯矩Mna=72.8N/mm<[f]=215N/mm ②剪力Vna=23.8N/mm <[f]=125N/mm 3挠度△=17.3mm<[△]=l/400=7500/400=18.8mm 2.檩条 hxbxt=120mm<80mM6mm 22 ①轴力Nna=2.4N/mm,弯矩Mkx=91.8N/mm<[f]=215N/mm ③挠度△=6.8mm <[△]=l/250=7500/250=30mm 3.吊车轨道 HW25X250,ti=9mm,t=14mm,r=16mm ①轴力Nk=0.2N/mm,弯矩MnaX=31.7N/mni<[f]=215N/mm ②剪力Vma=8.77N/mm <[f]=125N/mm ③挠度△=23.3mm <[△]=l/400=5000/400=12.5mm 4.桁架 hxbxt=120mnX80mnX5mm ①轴力Nk=23.7N/mm,弯矩MLx=82.1N/mm<[f]=215N/mm ②剪力Vma=5.48N/mm <[f]=125N/mm ③挠度△=6.9mm <[ △]=l/400=10000/400=25mm
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